题目内容

13.如图所示,两个质量分别为m1、m2的小环能沿着一轻细绳光滑地滑动,绳的两端固定于直杆上的A、B两点,杆与水平面的夹角θ=15°,在杆上又套上一质量不计的可自由滑动的光滑小轻环,绳穿过轻环,并使m1、m2在其两侧,不计一切摩擦,系统最终处于静止状态时φ=45°,则两小环质量之比m1:m2为(  )
A.tan15°B.tan30°C.tan60°D.tan75°

分析 小环C为轻环,受两边细线的拉力的合力与杆垂直,故可以根据平衡条件得到细线的4段与竖直方向的夹角,然后分别对甲环、乙环受力分析,根据平衡条件并结合正交分解法列式求解.

解答 解:小环C为轻环,重力不计,故受两边细线的拉力的合力与杆垂直,故C环与乙环与竖直方向的夹角为60°,C环与甲环与竖直方向的夹角为30°,A点与甲环与竖直方向的夹角也为30°,乙环与B点与竖直方向的夹角为60°,根据平衡条件,对甲环,有:
2Tcos30°=m1g
对乙环,根据平衡条件,有:
2Tcos60°=m2g
故m1:m2=tan60°
故选:C.

点评 本题切入点在于小环是轻环,受细线的拉力的合力与杆垂直,难点在于结合几何关系找到各个细线与竖直方向的夹角,然后根据平衡条件列式分析,不难.

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